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基于地磁信息的新型测速方法研究

作　者: 谢瑞芳
导　师: 潘孟春
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 地磁测速相关测速时间序列相似性误差分析
分类号: U674.941
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 75次
引　用: 1次
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内容摘要

针对水下潜航器的长航时、高精度自主导航需求,提出一种基于地磁信息的新型相关测速方法——地磁测速。论文深入研究了地磁测速中的关键技术:时间序列相似性搜索算法、地磁测量技术、地磁数据插值技术和地磁测速系统的误差分析技术。通过仿真及模拟实验,验证了本文研究成果的正确性和技术可行性。本文的主要研究工作如下:1、论文通过分析地磁场的物理特征,介绍了地磁场的构成以及不同磁场模型。结合地磁物理场和相关测速技术的特点,进一步给出了地磁测速的基本原理,指出了地磁测速研究的关键技术。2、论文介绍了几种常用的时间序列相似性搜索算法,通过仿真分析了距离测度法、相似性函数法、变换域法在地磁测速中的适应性,验证了离散傅里叶变换法对地磁测速具有良好的适应性和有效性。3、论文分析了地磁测速系统的误差来源,研究了各种误差对地磁测速的影响,并针对不同误差提出了相应的误差抑制技术。给出了传感器间距、采样率、相关序列长度等参数的优化设计方法,并提出抗野值的滑动平均地磁数据预处理技术,将几种常用的空间插值算法应用到地磁测速中,通过仿真验证了误差抑制技术的有效性。4、建立了一套地磁测速实验系统,通过地面实验,验证了地磁测量技术、地磁数据插值技术和相关分析算法的有效性;验证了地磁测速的可行性以及地磁测速系统的性能指标。论文研究表明:地磁测速是一种有效可行的自主式测速方法,具有全天候、全范围、隐蔽性好和误差不随时间累积等优点。该方法为水下潜航器实现长航时、高精度的自主导航提供了一种新的思路。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-13
第一章绪论  13-20
  1.1 论文研究的背景和意义  13-16
    1.1.1 论文研究的背景  13-15
    1.1.2 论文研究的意义  15-16
  1.2 国内外研究现状  16-18
    1.2.1 国外研究现状  16-17
    1.2.2 国内研究现状  17-18
  1.3 论文的主要内容和结构安排  18-20
第二章地磁测速基本原理  20-31
  2.1 地磁场的基本理论  20-26
    2.1.1 地磁场的物理特征  20-22
    2.1.2 地磁场模型  22-26
  2.2 地磁测速基本原理  26-30
    2.2.1 相关测速基本原理  26-28
    2.2.2 地磁测速关键技术分析  28-30
  2.3 本章小结  30-31
第三章时间序列相似性搜索算法研究  31-48
  3.1 相似性测度函数  31-35
    3.1.1 距离测度法  31-33
    3.1.2 相似性函数法及其特点  33-35
  3.2 时间序列的相似性搜索算法分析  35-38
    3.2.1 hausdorff 距离法  35-37
    3.2.2 DFT 和DWT 变换域法  37-38
    3.2.3 分段分析方法  38
  3.3 仿真实验  38-47
    3.3.1 时间序列相似性检索算法的比较  39-45
    3.3.2 地磁干扰的抑制  45-47
  3.4 本章小结  47-48
第四章地磁测速误差分析与误差抑制技术研究  48-60
  4.1 地磁测速误差来源  48-49
    4.1.1 系统误差  48-49
    4.1.2 随机误差  49
  4.2 误差抑制技术  49-53
    4.2.1 磁传感器的间距设计  50
    4.2.2 采样率的确定及影响  50-51
    4.2.3 积分时间的确定  51-53
  4.3 地磁测量技术  53-56
    4.3.1 传感器配置技术  53-54
    4.3.2 地磁数据预处理技术  54-56
  4.4 亚时间采样技术  56-59
    4.4.1 常用内插方法及特点  56-58
    4.4.2 内插方法仿真对比  58-59
  4.5 本章小结  59-60
第五章地磁测速实验验证  60-72
  5.1 实验系统搭建  60-61
    5.1.1 实验系统组成及连接  60
    5.1.2 实验设备的性能指标  60-61
  5.2 软件设计  61-65
    5.2.1 多线程技术  61-63
    5.2.2 地磁数据采集软件设计  63-65
  5.3 实验方案及数据处理方法  65-67
    5.3.1 实验方案设计  65-67
    5.3.2 实验数据处理流程  67
  5.4 实验数据预处理及结果分析  67-70
    5.4.1 地磁数据预处理  67-68
    5.4.2 实验结果分析  68-70
  5.5 本章小结  70-72
第六章结论与展望  72-74
  6.1 论文主要研究结论  72
  6.2 下一步工作展望  72-74
致谢  74-75
参考文献  75-80
作者在学期间取得的学术成果  80

基于地磁信息的新型测速方法研究

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